C++微秒级计时器实现

微秒计时思路

在Windows平台上，用来统计微秒级别耗时信息，需要用到两个Windows API：

BOOL WINAPI QueryPerformanceFrequency(
  _Out_  LARGE_INTEGER *lpFrequency
);

BOOL WINAPI QueryPerformanceCounter(
  _Out_  LARGE_INTEGER *lpPerformanceCount
);

QueryPerformanceFrequency用于获取性能计数的频率，每秒多少次，
QueryPerformanceCounter用于获取当前性能计数的值，

有了这两个API，我们就可以用来统计耗时了，思路如下：

那么如何得到最终的耗时呢，相信不难回答，公式如下：

秒级耗时 = （结束性能计数值 - 开始性能计数值） / 性能计数频率

微秒耗时 = （结束性能计数值 - 开始性能计数值）* 1000000 / 性能计数频率

微秒计时实现

#include<windows.h>

LARGE_INTEGER freq_;
QueryPerformanceFrequency(&freq_);

LARGE_INTEGER begin_time;
LARGE_INTEGER end_time;
QueryPerformanceCounter(&begin_time);
Sleep(100);
QueryPerformanceCounter(&end_time);

double ns_time = (end_time.QuadPart - begin_time.QuadPart) * 1000000.0 / freq_.QuadPart;

此时，ns_time的精度为微秒。

封装微秒计时的实现

虽然上面已经实现了微秒精度计时，但是由于每次调用API时，都要定义变量等，使用起来肯定会有很多重复或者类似的代码，那么为了避免这种情况，对此实现进行了封装，如下：

class stop_watch
{
public:
    stop_watch()
        : elapsed_(0)
    {
        QueryPerformanceFrequency(&freq_);
    }
    ~stop_watch(){}
public:
    void start()
    {
        QueryPerformanceCounter(&begin_time_);
    }
    void stop()
    {
        LARGE_INTEGER end_time;
        QueryPerformanceCounter(&end_time);
        elapsed_ += (end_time.QuadPart - begin_time_.QuadPart) * 1000000 / freq_.QuadPart;
    }
    void restart()
    {
        elapsed_ = 0;
        start();
    }
    //微秒
    double elapsed()
    {
        return static_cast<double>(elapsed_);
    }
    //毫秒
    double elapsed_ms()
    {
        return elapsed_ / 1000.0;
    }
    //秒
    double elapsed_second()
    {
        return elapsed_ / 1000000.0;
    }

private:
    LARGE_INTEGER freq_;
    LARGE_INTEGER begin_time_;
    long long elapsed_;
};

调用此封装类示例：

stop_watch watch;
watch.start();
Sleep(100);
watch.stop();
cout << watch.elapsed() << " ns" << endl;

类似于 C++利用 clock（）函数进行计时的调用方法，但比clock（）函数计时精度更高。

Clock（）函数

clock（）函数返回值为1毫秒，就是0.001秒。
功 能: 返回处理器调用某个进程或函数所花费的时间。
用 法: clock_t clock(void);
说明：clock_t其实就是long，即长整形。该函数返回值是硬件滴答数，要换算成秒或者毫秒，需要除以CLK_TCK或者CLOCKS_PER_SEC。比如，在VC++6.0下，这两个量的值都是1000，这表示硬件滴答1000下是1秒，因此要计算一个进程的时间，用clock()除以1000即可。

 start = clock();
 QuickSort(d,NUM);
 stop = clock();
 duration = (double)(stop-start)/(CLOCKS_PER_SEC);

注意：本函数仅能返回ms级的计时精度(事实上能够达到的计时精度大致与操作系统的线程切换时间相当，在windows平台上，极限精度大致是15~16ms)。如果需要us级别的计时精度，Linux系统可以使用库函数：gettimeofday()。

注：
本文参照博客：https://www.cnblogs.com/hbccdf/p/microsecond_performance_statistics.html